[發明專利]一種單幅全色遙感霧霾圖像清晰化方法

在審

• 申請號: 202010446051.2
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111598811A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 畢國玲;張星祥;王奪;蔡志鵬;宋向宇;歐陽銳
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

一種單幅全色遙感霧霾圖像清晰化方法，涉及數字圖像處理技術領域，解決現有圖像增強算法及暗通道復原算法應用的局限性，本發明針對全色遙感霧霾圖像的清晰化問題，利用全色圖像的局部區域內，存在一定的暗像元，即其碼值接近零，得到全色遙感圖像的透過率估計方法。為了避免塊效應以及景深突變出的光暈現象，綜合考慮邊緣保持特性以及平滑特性，采用一種均小值濾波方法，得到透過率的準確估計，最終獲得邊緣細節清晰、信噪比高的清晰化遙感圖像。本發明的算法運算量小，穩定可靠，可應用于實時工程系統中。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理技術領域，具體涉及一種單幅全色遙感霧霾圖像清晰化方法。

背景技術

光學遙感平臺獲取的空間高分辨率遙感圖像，特別是全色波段圖像具有內容豐富、對比度好、清晰度高等特點。對空間高分辨率遙感圖像的分析與解譯，尤其是全色波段圖像的處理，在軍事上具有較高的應用價值。然而，近年來由于環境污染和氣候變化，使得霧霾天氣廣泛存在，空氣中大量氣溶膠粒子、微小水滴等顆粒對光線的吸收和散射作用導致遙感成像質量嚴重退化，對比度下降，極大地限制了遙感系統效用的發揮，給后期圖像處理和分析帶來了困難。因此，對單幅全色遙感霧霾圖像進行清晰化處理意義重大。

目前，對單幅遙感霧霾圖像的清晰化方法主要分為兩大類，一類是圖像增強方法，另一類是圖像復原方法。圖像增強方法主要包括：直方圖均衡化、小波變換、Retinex算法以及同態濾波等，但每種算法在對有霧遙感圖像進行增強只是對比度的拉伸，去霧效果不佳，甚至導致去霧后的圖像出現光暈現象。圖像復原方法去霧是從霧天圖像的模糊退化機理入手，根據大氣散射理論，建立霧天成像的散射模型。近年來何凱明提出的被公認的有效算法—暗通道先驗算法，就是基于此模型展開研究的。然而暗通道算法主要是針對彩色圖像，需要分別對R、G、B三個通道進行處理的，對于全色圖像，該算法并不適用，去霧處理效果欠佳。

發明內容

本發明為了解決現有圖像增強算法及暗通道復原算法應用的局限性，提供一種單幅全色遙感霧霾圖像清晰化方法。

一種單幅全色遙感霧霾圖像清晰化方法，該方法由以下步驟實現：

步驟一、給定大氣散射成像模型，用公式表示為：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x)) (1)

其中，I(x)為有霧的圖像，J(x)為無霧圖像，A是全球大氣光，t(x)為透過率；

步驟二、設定在全色遙感圖像的局部區域內，暗像元的碼值接近0，由下式表示為：

將所述大氣散射成像模型公式(1)的兩邊取局部區域的最小值，如下：

其中，為透過率的粗略估計，Ω(x)為以x為中心的局部區域，y為該局部區域內的像素，將公式(2)代入公式(3)中，并引入一個在[0,1]之間的修正因子ρ，獲得所述透過率粗略估計圖用下式表示為：

步驟三、對式(4)采用一種均小值濾波方法進行改進，獲得透過率t(x)的準確估計，用下式表示為：

步驟四、將公式(5)代入公式(1)用下式表示為：

選取I(x)圖中的前200個像素值的平均值作為大氣光A的值，采用自動色階的方法進行對比度拉伸，得到清晰化后的全色遙感圖像。